Recuperação de calor do gerador de gás: tecnologia de utilização em cascata e valor de economia de energia

1, Princípios fundamentais da recuperação de calor e características dos recursos térmicos residuais

O calor residual dos geradores de gás vem principalmente de dois transportadores, e suas características de temperatura e distribuição de energia determinam a lógica de projeto da tecnologia de recuperação:

Calor residual de gases de combustão de alta temperatura: representando cerca de 30% do calor residual total, a temperatura de exaustão pode atingir 450-600 graus, e o pico instantâneo pode até exceder 600 graus. Pertence a recursos térmicos residuais de média a alta qualidade e contém um enorme potencial de recuperação. Além do nitrogênio e do dióxido de carbono, os gases de combustão também contêm uma pequena quantidade de componentes corrosivos, como sulfeto de hidrogênio e monóxido de carbono, que exigem resistência à corrosão dos equipamentos de troca de calor.

Calor residual de água / óleo do motor na camisa do cilindro: representando cerca de 25% do calor residual total, a temperatura geralmente está entre 80-120 graus, pertencente ao calor residual de média e baixa temperatura, com calor estável e baixa corrosividade, adequado para recuperação direta e utilização.

O princípio fundamental da recuperação de calor é a transferência de energia baseada na transferência de calor. Através de equipamentos especializados de troca de calor, o calor do transportador de calor residual é transferido para fluidos frios, como água fria e ar, e convertido em fontes de energia utilizáveis, como água quente e vapor. Entre eles, a "utilização em cascata" é o princípio fundamental para melhorar a eficiência de recuperação -o calor residual de alta-temperatura é priorizado para necessidades de alto-nível, como geração de energia e produção de vapor, enquanto o calor residual de-temperatura média e baixa é usado para cenários de baixa-energia, como aquecimento e água quente doméstica, alcançando o máximo valor energético.

2, Cenários de aplicação típicos e casos práticos

Os cenários de aplicação da recuperação de calor do gerador de gás giram em torno da "reutilização de calor residual", abrangendo vários campos, como produção industrial e serviços de vida:

(1) Direção principal da aplicação

Fornecimento de energia industrial: O vapor saturado de 0,8 MPa gerado pode ser usado para pré-aquecer matérias-primas químicas, esterilizar o processamento de alimentos ou acionar máquinas de refrigeração por absorção para atender às necessidades de resfriamento industrial; Água quente de média temperatura pode ser utilizada para pré-aquecer a água de alimentação da caldeira, reduzindo o consumo de energia dos equipamentos principais.

• Garantia de vida e aquecimento: A água quente aquecida pelo calor residual da água das camisas dos cilindros pode ser fornecida diretamente aos funcionários para banho, cozimento de roupas e preparo de água potável; No inverno, o calor residual é convertido em fontes de aquecimento através de estações de troca de calor, cobrindo as necessidades de aquecimento da área fabril e das comunidades vizinhas.

Melhoria da eficiência da geração de energia secundária: o vapor gerado pelo calor residual de alta-temperatura pode acionar pequenas turbinas a vapor de contrapressão ou turbinas SCO ₂ para geração de energia secundária, formando um modo de ciclo combinado de "geração de energia a gás + regeneração de calor residual", melhorando ainda mais a eficiência da utilização de energia.

 

3, Análise de Benefícios Econômicos e Ambientais

(1) Benefícios econômicos

Economia de energia e redução de custos: ao substituir caldeiras a carvão-e a gás-para fornecimento de energia, uma única unidade de 500 kW pode economizar 52,059 kg de carvão padrão por hora, e 416 toneladas de carvão padrão podem ser economizadas após 8.000 horas de operação por ano. Calculado a um preço padrão do carvão de 700 yuans/tonelada, a economia anual de custos de combustível é de quase 300.000 yuans.

Rápido retorno do investimento: embora o investimento inicial do sistema de recuperação de calor seja 35% maior do que as soluções tradicionais, com benefícios-de economia de energia e subsídios ao comércio de carbono, o período de retorno do investimento da maioria dos projetos pode ser controlado dentro de 1,5-2 anos, e os benefícios operacionais de longo prazo são significativos.

Rendimento de valor acrescentado: O excesso de vapor ou electricidade pode ser vendido ao mundo exterior, formando novos pontos de crescimento de lucro, especialmente adequados para áreas concentradas de procura de energia, como minas de carvão e parques químicos.

(2) Benefícios ambientais

• Reduzir as emissões de poluentes: a substituição de caldeiras a-carvão pode reduzir significativamente as emissões de SO ₂, NO ₓ e partículas. Uma única unidade de 500 kW pode reduzir SOₓ 4,8 toneladas e NOₓ 2,1 toneladas anualmente, ajudando as empresas a atingirem suas metas de “carbono duplo”.

Reduzir a poluição térmica: reduzir a temperatura dos gases de combustão-de alta temperatura de 600 graus para menos de 180 graus , reduzir o impacto térmico da descarga direta de calor residual no ambiente circundante e melhorar o ambiente ecológico regional.

Reciclagem de recursos: Alcançar a recuperação total de energia do gás através da "geração de energia + utilização de calor residual", melhorar a taxa de utilização de energia limpa, reduzir as emissões de gases com efeito de estufa e alinhar-se com a orientação da política nacional de ajustamento da estrutura energética.

4, Tendências de desenvolvimento tecnológico

No futuro, a tecnologia de recuperação de calor dos geradores de gás evoluirá para “alta eficiência, inteligência e diversificação”:

• Material upgrade: Develop high-temperature and corrosion-resistant materials such as silicon carbide and special titanium alloys to adapt to complex working conditions such as exhaust gas and hydrogen rich gas at higher temperatures (>650 graus), expandindo ainda mais o limite de reciclagem.

Operação e manutenção inteligentes: incorporação de sensores de fibra óptica no tubo de calor para monitorar o estado do fluido de trabalho e a perda do equipamento em tempo real, alcançando manutenção preditiva; Combinação de algoritmos de IA para otimizar a rede de troca de calor e combinar dinamicamente o fornecimento de calor residual com a demanda de energia.

Acoplamento multienergia: Combinação com fontes de energia renováveis, como energia solar e geotérmica, integração de módulos de armazenamento térmico para estabilizar as flutuações de carga e construção de um sistema de energia abrangente de sinergia de "energia renovável de calor residual de gás" para melhorar a estabilidade do fornecimento de energia.